www.amapro.cz & David Bazala [Elektronika]

Otevře webové stránky AmaPro


Otevře hlavní stránku společnosti AmaPro
Internetové stránky určené pro studenty středních a vysokých odborných škol.


amapro.cz/odkazy Projekt eliminuje vyhledávání klíčových slov na komerčních stránkách a v e-schopech.



Nový projekt AmaPro Obecné využití diody v elektrických obvodech

Dioda jako ochranný prvek

Vzhledem k jednosměrnosti diody se nám naskýtá možnost dalšího praktického využití. Jedná se o ochranu zařízení proti přepólování.

Sériová ochrana diodou

Na obr. 12 je zapojení diody jako sériové ochrany. Dioda D1 určuje pouze jeden směr toku proudu Io. Za nevýhodu považujeme nežádoucí úbytek napětí na diodě (asi 0,5V), takže na zařízení je skutečné napětí o půl voltu menší, než je napájecí napětí Ucc (baterie). Při návrhu diody nesmíme opomenout podmínku, aby proud procházející zařízením (rádiem) Io byl menší, než maximální povolený proud diody Ifmax. Kdyby neplatila podmínka Io < Ifmax, docházelo by k proudovému přetěžování diody. Nebo-li, zvětšuje se riziko průrazu. Přepólujeme-li polaritu baterie, postaví se nám do cesty průtoku proudu vysoký odpor nevodivé (závěrně polarizované) diody a zařízením protéká jen nepatrný proud (nA). Maximální vzniklé závěrné napětí na diodě je napětí baterie. Protože většina diod má své maximální závěrné (reverzní) napětí řádově desítky voltů, není třeba klást na tento možný stav takový důraz. Jinak musí být splněna podmínka Ubat << Urmax.

Obr. 12: Ochrana externího zařízení proti přepólování

Paralelní ochrana diodou

Obr.13 je zapojení paralelní ochrany s využitím diody zapojené v závěrném směru paralelně k zařízení. Její příčný proud je minimální (nA), takže nezatěžuje zdroj. Nevzniká ani nežádoucí úbytek 0,5V. Zdá se tedy tato ochrana výhodnější než sériová. Ale když si rozebereme možný stav přepólování, dostaneme se k určitým nevýhodám. Předně tedy po přepólování se dioda D2 dostává do zkratu. Na zařízení je napětí -0,5V, které koncové zařízení napěťově neohrožuje. Také proud zařízením je nepatrný. Zkratový proud je dán výkonem baterie. Pro návrh diody musí platit podmínka Ifmax << Ibatmax, kde Ibatmax je maximální (zkratový) proud z baterie. V případě nedodržení této podmínky dojde k průrazu! Výhodné je to, že proražená dioda propouští v obou směrech s téměř nulovým odporem proud baterie, tudíž úbytek na diodě a také na zařízení je minimální a zařízení je tak i nadále mimo nebezpečí. Ale jen do té doby, než dojde k přepálení diody. Pak by jakákoli polarita vyskočila na plné napětí zdroje (baterie) a ohrozila by koncové zařízení. Tento stav je u napájení klasickými bateriemi nepravděpodobný, v případě silnějšího zdroje (autobaterie) je použití sériové ochrany bezpečnější.

Obr. 13: Ochrana externího zařízení proti přepólování

Dioda jako spínací (blokovací) člen

Diodu díky její jednosměrnosti lze využít v mnoha variantách pro různé účely. V oblasti telekomunikací (přenosu informací) se diody používají velmi často. Pro přenos informačních signálu (impulsy telefonní volby, počítací impulsy) a jejich zpracování je dioda názorným příkladem pro přiblížení takto využité diody. Nebudeme se zabývat konkrétními způsoby používaných v telekomunikacích, ale pokusíme se pomocí názorného příkladu vyjádřit obecné využití.

Na obr.14 je zapojená dioda a žárovka paralelně na vstupní impulsní napětí Uin. Jenom podotýkám, že žárovka je zvolena úmyslně pro jednoduchost, její praktické využití by způsobilo malé problémy (nelineární člen). Vstupní (řídící) napětí je definováno dvěma stavy. Jedná se o kladný a záporný obdélníkový impuls. Úkolem našeho zapojení je detekovat (svitem žárovky) pouze jeden stav. Třeba impuls se zápornou polaritou (-). Pro kladný(+) impuls je polarizovaná (otevřená) dioda a mezi body A a B je napětí polarizované diody, což je okolo 0,5V. Toto malé napětí nám žárovku nerozsvítí, nebo-li žárovka nesignalizuje. Odpor Ro omezuje proud diody, nebo-li diodu chrání. Odtud běžný název ochranný (omezovací) odpor. Jinak se dá říct, že dioda blokuje svit žárovky. Mluvíme o blokovací diodě. Přijde-li záporný(-) impuls, dioda se dostává do závěrného směru. V závěrném směru dioda nereaguje (nemění v obvodu hodnoty U a I), takže plná hodnota -Uin je na svorkách A a B a rozsvítí (aktivuje) žárovku. Pozor na omezovací odpor Ro, který nesmí omezit proud žárovky pod hranici viditelného svitu. To jsou klasické problémy, na které jsem upozorňoval na začátku o nevhodnosti použití žárovky. Jestliže žárovka svítí, tak je to stav, kdy nám obvod signalizuje aktivní stav, nebo-li vstupní napětí má hodnotu -Uin. Přirozeně obráceně zapojenou diodou invertujeme (obrátíme) reakci na vstupní napětí Uin.

Obr. 14: Využití kladné a záporné polarity impulsu

Na obr.14b je principiálně podobné zapojení, akorát s tím rozdílem, že dioda blokuje vstupní impuls svým vysokým odporem. Nebo-li pro kladný impuls je dioda otevřená (polarizovaná) a žárovka svítí. Pro záporný impuls je dioda zavřená a brání průtoku proudu žárovkou, která nesvítí. Přirozeně volbou opačné polarity diody v obvodu bude dioda signalizovat svitem příchod záporného impulsu. Tato forma rozlišení polarity vstupního signálu je výhodnější. Výhodnější proto, protože kombinací dvou diod můžeme detekovat oba stavy vstupního signálu. Schéma je uvedené na obr.15.

Obr.15: Detekce kladné a záporné půlvlny

Jedná se o dvojí sériové zapojení diody a žárovky s opačně orientovanou polaritou a celkově paralelně připojené na vstupní napětí. Pro každý impuls je dán pouze jeden možný směr toku proudu. Vstupní polarita je signalizovaná svitem žárovky.

Diody pro přeměnu sinus průběhů na obdélník

Dříve, když tranzistory nebyly běžnou záležitostí, se používalo diod k výrobě obdélníkových napětí. Nebyl problém vyrobit napětí sinusového průběhu a toto napětí zesilovat. A právě na tomto principu se kdysi obdélník vyráběl. Přiblížíme si princip na blokovém schématu na obr.17. Pro jednoduchost jsou zesilovače znázorněny blokově. Na první zesilovač (s elektronkami) je připojený klasický harmonický signál sinus. Ten je zesílen na mnohonásobně větší amplitudu. Že zesílení způsobí kritické zkreslení sinus signálu nám nevadí. Za chvíli si řekneme proč. Připojíme-li takhle zesílený signál na tzv. antiparalelně zapojené diody, ořežeme signál na napětí diod v propustném směru (střídavě pro každý impuls určitá dioda). Amplituda I2max je snížena na hodnotu kolem 0,5V. Protože výstupní průběh signálu z prvního zesilovače je nelineárně (úmyslně) zkreslené, je v oblasti do 1V velmi kolmé k časové ose. Pro efektivnější hodnotu než 0,5V je signál zesílen zesilovačem Z2 (opět elektronky) na hodnotu I3max. Od zesilovače Z2 ovšem požadujeme minimální tvarové zkreslení. Zde se nám tvarové zkreslení projeví tendencí signálů tvořit lichoběžník. Proč jsme tedy úmyslně zkreslili sinus signál? Bylo třeba si signál připravit (narovnat) k ořezání. Proto můžeme zesilovač Z1 definovat spíše jako tvarovač.

Obr. 17: Princip přeměny sinus signálu na obdélník

Přirozeně tento způsob výroby obdélníkového napětí je zastaralí a v současné době nepoužívaný. Dnes ho nahradí tranzistory v astabilním zapojení.

Můstkové zapojení diod pro určení jedné polarity

Na obr. 18 je zapojená čtveřice diod, a to ve funkci určení jedné polarity na výstupních svorkách OUT, nezávisle na vstupní polaritě napětí IN. Využití tohoto členu je ve vstupních částek obvodů, kde je možné z různých důvodů zaměnit vstupní polaritu. Například připojení napájecího napětí bez konektoru (jen dráty), připojení telefonního přístroje na vedení a podobně. Princip rozlišení polarity vstupního signálu je obdobný jako u usměrňovacího můstku sinus výstupu transformátoru. Pro každou polaritu existuje jen jeden možný směr proudu. Ten prochází střídavě příslušnou dvojicí diod (D1,D3 a D2,D4) a vždy se uzavírá přes zatěžovací odpor Rz. Proud přes Rz je orientován vždy pouze jedním směrem, a způsobí na něm úbytek napětí jedné polarity. Celkový efekt zapojení se dá zjednodušeně definovat. Jakákoli kombinace polarity připojená na vstup IN je převedena na jednu stálou výstupní polaritu OUT.

Obr. 18: Můstkové zapojení diod



  • Katalog součástek : Diody, varikapy Tesla
  • Diody - konstrukce pouzdra, značení diod
  • Barevné značení diody Tesla
  • Barevné značení diod - ELECTRON
  • Barevné značení diod - JEDEC
  • Články o diodách
  • Poruchy diod v obvodech
  • Náhrady diod
  • Diody v elektronických schématech


  • Abecední seznam všech článků Vyhledání pojmů ve článcích




    Navrhování elektronických obvodů
    Souvislost hledání řešení na základě klasických elektronických požadavků.
    knihy/navrh_obvodu
    Lineární součástky
    Starší zapojení, zdroje a zesilovače
    ar/konstrukce_ar_3/rejstrik.php
    Digitální součástky
    Příklady užití integrovaných obvodů v praktických obvodech
    konstrukce_ar_2/rejstrik.php
    Polovodičové spínací obvody
    Polovodičové impulsové a spínací obvody.
    knihy/polovodice_spinaci_obvody
    Elektronika II.
    Publikace určená pro střední školy technických oborů pro slaboproud a telekomunikace.
    elektronika2/obsah_ele2.php
    Elektronické obvody
    Setřídění elektronických obvodů dle funkcionality zapojení
    katalogy/fb_csm/index.php
    Lineární obvody
    Lineární a diskrétní součástky v zapojeních
    ar/konstrukce_ar_3/obsah_ar3.php
    Výpočty filtrů
    Aplikace pro filtry, nízkofrekvenční a vysokofrekvenční techniku
    filtry/index_filtry.php
    Hledání součástky
    Vyhledání součástky dle katalogového označení
    vyhledavac_soucastek.php
    Otevře stránky Fulltextové vyhledávání na celém serveru
    Digitalizované odborné knihy
    Velká encyklopedie pojmů a zkratek
    Česko - anglicko - německý technický slovník
    Klasický katalog firem, služeb a stránek
    OnLine překladač  vět a textů (nepoužívá Google)
    Stránky pro chvíle oddechu od studia, relaxace
    Katalog českých firem dle technologií
    Internetový odkazník
    Otevře hlavní stranu pro oddíl elektroniky




     Wikipedie   Seznam stránek   Kapitoly témat   Významné servery   Klíčová slova 








    Otevře hlavní stranu společnosti AmaPro

    Všechna práva vyhrazena. Určeno jen pro osobní využití. Bez předchozího písemného souhlasu správce www.amapro.cz je zakázána jakákoli další publikace, přetištění nebo distribuce jakéhokoli materiálu nebo části materiálu zveřejněného na www.amapro.cz a to včetně šíření prostřednictvím elektronické pošty. Články, jejichž přímým autorem není amapro.cz lze publikovat pouze se souhlasem jejich majitelů či administrátoru příslušného webu.